Système optique à pointage variable et procédé mettant en oeuvre un tel systeme

Abstract

 Un système optique à pointage variable comprend un télescope (1) et un dispositif de pointage principal (2) sélectionnant une direction d'observation (D₀). Le système comprend en outre au moins un dispositif de pointage secondaire (4, 5) disposé devant une partie de l'entrée du télescope et orienté de façon fixe par rapport au dispositif de pointage principal. Un ensemble de photodétecteurs (10) enregistre une image secondaire formée par une partie au moins du télescope (1) à partir de rayons lumineux dirigés par le dispositif de pointage secondaire (4, 5) vers l'entrée du télescope. L'image secondaire permet de déterminer avec précision la direction d'observation (D₀).

Description

[0001] La présente invention concerne un système optique à pointage variable, ainsi qu'un procédé mettant en oeuvre un tel système.

[0002] Le repérage de la direction d'observation d'un système optique est nécessaire dans de nombreuses applications, telles que, par exemple, une cartographie du ciel, une observation terrestre effectuée depuis un satellite, notamment à but d'étude météorologique, l'établissement d'une liaison de transmission optique avec un satellite, etc.

[0003] Des dispositifs de repérage de la direction d'observation d'un système optique existent déjà. Les demandes de brevets français 2 713 785 et 2 724 013 divulguent de tels dispositifs qui comprennent une source lumineuse et un détecteur associé à celle-ci. Dans ces dispositifs, un signal lumineux se déplace sur le détecteur en fonction de l'orientation du système d'observation. Ces dispositifs sont complexes, notamment à cause de la source lumineuse qui nécessite une alimentation en énergie adaptée, et à cause d'éléments d'optique supplémentaires qu'ils incorporent. Ils sont aussi encombrants, notamment parce qu'ils sont externes au système d'observation. Enfin, pour ces dispositifs, des variations des positions relatives de la source lumineuse et/ou du détecteur lumineux d'une part, et du système d'observation d'autre part, provoquent des erreurs dans la détermination de la direction d'observation. De telles variations de positions sont dues, notamment, à des déformations ou à des dilations thermiques des supports du détecteur, de la source lumineuse et/ou du système d'observation.

[0004] Un but de la présente invention est de permettre une détermination de la direction d'observation d'un système optique qui soit exacte et précise, tout en ne nécessitant pas d'équipements complexes ni encombrants.

[0005] Pour cela, l'invention propose un système optique à pointage variable qui comprend un télescope et un dispositif de pointage principal permettant de sélectionner des rayons lumineux provenant d'une direction d'observation déterminée pour entrer dans le télescope. Le dispositif de pointage principal comprend un miroir de pointage principal disposé devant l'entrée du télescope et orientable, la direction d'observation étant sélectionnée en orientant le miroir de pointage principal de façon à réfléchir des rayons lumineux provenant de la direction d'observation vers l'entrée du télescope. Le système comprend aussi au moins un dispositif de pointage secondaire disposé devant une partie de l'entrée du télescope et orienté de façon fixe par rapport au dispositif de pointage principal. Le dispositif de pointage secondaire est orienté en outre de sorte que des rayons dirigés par celui-ci vers l'entrée du télescope proviennent d'une direction distincte de la direction d'observation. Le système comprend encore au moins un ensemble de photodétecteurs disposé pour enregistrer une image formée par une partie au moins du télescope à partir de rayons lumineux dirigés par le dispositif de pointage secondaire vers l'entrée du télescope.

[0006] Le système est caractérisé en ce que le dispositif de pointage secondaire est rigidement couplé au miroir de pointage principal de façon à suivre celui-ci lors d'un changement de direction d'observation.

[0007] Dans un système optique selon l'invention, les rayons lumineux dirigés par le dispositif de pointage secondaire vers l'entrée du télescope forment une image secondaire d'objets qui peuvent servir de références pour déterminer la direction d'observation. Cette image secondaire est saisie par l'ensemble de photodétecteurs. Elle est distincte de l'image principale formée par les rayons sélectionnés par le dispositif de pointage principal, et qui correspondent à la direction d'observation. L'image secondaire permet de déterminer la direction d'observation grâce au fait que le dispositif de pointage secondaire est orienté de façon fixe par rapport au dispositif de pointage principal. La direction de provenance des rayons formant l'image secondaire est donc connue en fonction de la direction d'observation du système optique.

[0008] La lumière qui est utilisée pour repérer la direction d'observation provient d'objets externes au système optique, ce qui rend le système particulièrement simple. En particulier, aucune source lumineuse supplémentaire n'est nécessaire.

[0009] L'ensemble de photodétecteurs peut comprendre une matrice de photodétecteurs, répartis selon deux directions perpendiculaires d'une portion de surface photosensible plane, par exemple.

[0010] En outre, le système est peu encombrant du fait qu'une partie au moins du télescope participe simultanément à la formation de l'image principale correspondant à la direction d'observation, et à la formation de l'image secondaire utilisée pour repérer la direction d'observation.

[0011] Un système selon l'invention est donc particulièrement adapté pour une utilisation à bord d'un satellite, étant donné qu'il est simple, léger, peu encombrant et sans consommation énergétique excessive.

[0012] Le dispositif de pointage secondaire peut être disposé à proximité du dispositif de pointage principal ou de l'entrée du télescope. La détermination de la direction d'observation n'est alors pas, ou bien très peu, sujette à une erreur causée par des déformations ou des dilatations de supports du télescope et/ou du dispositif de pointage secondaire.

[0013] En outre, l'absence de mécanismes mobiles entre les dispositifs de pointage principal et secondaire permet d'obtenir une précision supérieure dans la détermination de la direction d'observation.

[0014] Un avantage d'un système optique selon l'invention provient du fait que la précision de détermination de la direction d'observation peut être indépendante de la nature de l'objet visé dans la direction d'observation. En effet, la direction d'observation peut n'être déterminée qu'à partir d'objets émettant de la lumière selon une direction distincte de la direction d'observation. Il est donc ainsi possible d'observer un objet peu lumineux ou mobile comme, par exemple, des nuages sur la Terre vus depuis un satellite, tout en bénéficiant simultanément d'une détermination précise de la direction d'observation. En effet, celle-ci peut être déterminée à partir de lumière émise par des étoiles et dirigée vers l'entrée du télescope par le dispositif de pointage secondaire.

[0015] La direction de provenance des rayons dirigés par le dispositif de pointage secondaire vers l'entrée du télescope et la direction d'observation sont de préférence séparées d'un angle suffisant pour éviter des perturbations mutuelles entre les images principale et secondaire.

[0016] Le dispositif de pointage secondaire peut comprendre divers éléments optiques tels que, notamment, un prisme ou un miroir plan. Une réalisation particulièrement simple et fiable est obtenue lorsque le dispositif de pointage secondaire est constitué par un miroir plan orienté de façon fixe par rapport au dispositif de pointage principal. En outre, un prisme tel que considéré dans le cadre de l'invention peut comprendre un bloc sensiblement transparent pourvu d'une face d'entrée, d'une face de sortie et d'une ou plusieurs faces réfléchissantes, et à l'intérieur duquel des rayons lumineux sont réfléchis selon un trajet défini entre la face d'entrée et la face de sortie.

[0017] Pour un système optique embarqué à bord d'un satellite, le système optique peut être entièrement fixe par rapport à la plateforme du satellite. Le dispositif de pointage principal est alors constitué par le miroir de pointage principal et par les systèmes d'orientation du satellite.

[0018] Alternativement, le miroir de pointage principal peut être mobile selon deux axes perpendiculaires. Un tel système est adapté pour effectuer un balayage de la direction d'observation, afin de couvrir un large champ d'observation.

[0019] Avantageusement, un dispositif de séparation est disposé à l'intérieur du télescope, de façon à séparer un faisceau de rayons dirigés par le dispositif de pointage secondaire vers l'entrée du télescope d'un faisceau de rayons sélectionnés par le dispositif de pointage principal. Un tel dispositif de séparation permet d'agencer facilement, au sein du télescope, l'ensemble de photodétecteurs destiné à la saisie de l'image secondaire, et un autre dispositif de photodétection pour enregistrer l'image correspondant à la direction d'observation.

[0020] Selon un perfectionnement de l'invention, le système optique comprend deux dispositifs de pointage secondaires disposés devant l'entrée du télescope et orientés chacun de façon fixe par rapport au dispositif de pointage principal, de sorte que des rayons dirigés par chacun d'eux vers l'entrée du télescope proviennent de directions respectives distinctes. L'ensemble de photodétecteurs est alors disposé pour enregistrer deux images formées chacune par une partie au moins du télescope à partir des rayons lumineux dirigés par l'un des dispositifs de pointage secondaires vers l'entrée du télescope. Une telle mise en oeuvre de deux dispositifs de pointage secondaires en combinaison avec le dispositif de pointage principal permet de déterminer la direction d'observation selon trois angles distincts par rapport à un repère inertiel. De cette façon, la direction d'observation est entièrement déterminée de façon unique.

[0021] Chacun des deux dispositifs de pointage secondaire peut comprendre soit un miroir plan, soit un prisme, pour diriger vers l'entrée du télescope des rayons lumineux provenant de la direction de pointage secondaire correspondante.

[0022] Dans le cas où plusieurs dispositifs de pointage secondaires sont utilisés, l'ensemble de photodétecteurs peut comprendre plusieurs matrices de photodétecteurs disposées pour enregistrer chacune une image formée par une partie au moins du télescope à partir des rayons lumineux dirigés par l'un des dispositifs de pointage secondaires vers l'entrée du télescope.

[0023] De préférence, les directions de provenance respectives des rayons dirigés par chacun des dispositifs de pointage secondaires vers l'entrée du télescope sont séparées d'un angle supérieur à 10 degrés. La direction d'observation peut alors être déterminée de façon particulièrement précise.

[0024] L'invention propose en outre un procédé mettant en oeuvre un système optique tel que décrit précédemment. Un tel procédé aboutit à des résultats et des interprétations particulièrement fiables grâce, notamment, à la connaissance précise de la direction des observations effectuées.

[0025] D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'un exemple de réalisation non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

• la figure 1 représente un système optique selon l'invention ;
• la figure 2 illustre une utilisation possible d'un système optique selon l'invention ;
• la figure 3 est un diagramme fonctionnel d'un perfectionnement d'un système optique conforme à la figure 1 ; et
• les figures 4 à 6 illustrent un balayage réalisé au moyen d'un système optique selon l'invention, dans le cadre de l'utilisation de la figure 2.

[0026] Pour raison de clarté, les dimensions des différents éléments représentés dans les figures 1, 2 et 4 ne correspondent pas à des dimensions réelles. En outre, des références identiques utilisées dans des figures distinctes correspondent à des éléments identiques ou ayant des fonctions identiques.

[0027] Conformément à la figure 1, un télescope 1 est équipé en entrée d'un dispositif de pointage. Le télescope 1 peut être de l'un des types connus de l'Homme du métier, par exemple du type à deux miroirs concaves et un miroir convexe. Il est représenté de façon simplifiée sous forme d'un cylindre, mais sa configuration réelle peut être différente, notamment lorsqu'elle est repliée. La référence 3 désigne le plan focal du télescope 1, en sortie de celui-ci.

[0028] Le dispositif de pointage est du type à miroir orientable. Il comprend un miroir plan 2 monté sur un support à deux axes perpendiculaires, d'un type connu et non représenté. A-A' et B-B' indiquent les deux axes d'orientation du miroir 2, pour une position déterminée de celui-ci. Pour cette position, des rayons lumineux provenant d'une direction D₀ sont réfléchis par le miroir 2 vers l'entrée du télescope 1. Ces rayons forment une image dans le plan focal 3. D₀ est appelée direction d'observation du système optique, le miroir 2 est appelé miroir de pointage principal et l'image correspondante dans le plan focal 3 est appelée image principale.

[0029] Deux miroirs secondaires, référencés 4 et 5, sont portés par un support 6 rigidement relié au miroir 2. Par exemple, le support 6 est tenu par trois tiges 7 fixées sur la circonférence du miroir 2. Les miroirs 4 et 5 sont plans, et peuvent être de dimensions réduites. Chacun de miroirs 4 et 5 réfléchit de la lumière provenant d'une direction secondaire vers l'entrée du télescope 1. Ainsi, D₁ est la direction de provenance des rayons lumineux entrant dans le télescope 1 après avoir été réfléchis par le miroir 4, et D₂ est la direction de provenance des rayons lumineux entrant dans le télescope 1 après avoir été réfléchis par le miroir 5. Les miroirs 4 et 5 constituent deux systèmes de pointage secondaires, dont les directions de pointage respectives sont D₁ et D₂. D₁ et D₂ sont appelées directions de pointage secondaires. Du fait de la liaison rigide entre le miroir 2 d'une part, et chacun des miroirs 4 et 5 d'autre part, les directions D₁ et D₂ sont distinctes de la direction D₀, mais conservent des orientations respectives constantes par rapport à D₀ lorsque le miroir 2 est tourné autour des axes A-A' et/ou B-B'. A titre d'exemple, D₁ et D₂ forment chacune avec D₀ un angle de 90°, et forment entre elles un angle de 60°.

[0030] Selon un agencement simple et peu encombrant, le miroir 2 peut présenter une ouverture, et chaque dispositif de pointage secondaire est disposé de sorte que les rayons dirigés par ce dispositif de pointage secondaire vers l'entrée du télescope traversent ladite ouverture. Ainsi, pour le système représenté, le miroir 2 possède une ouverture centrale 8 et les faisceaux de rayons lumineux réfléchis par chacun des miroirs 4 et 5 traversent l'ouverture 8 avant de pénétrer dans le télescope 1.

[0031] Afin de réduire la baisse de luminosité de l'image principale due à l'ouverture 8, les deux miroirs 4 et 5 peuvent être contigus sur le support 6. L'ouverture 8 peut alors être d'une taille relativement petite, tout en permettant le passage des faisceaux lumineux réfléchis respectivement par les miroirs 4 et 5. La disposition de l'ouverture 8 dans une partie centrale du miroir 2 n'est pas indispensable, mais elle contribue à réduire encore la baisse de luminosité de l'image principale.

[0032] Un dispositif de séparation 9 est disposé à l'intérieur du télescope 1 sur le trajet des rayons lumineux réfléchis par les miroirs 4 et 5. Il est disposé au niveau d'une pupille intermédiaire du système optique, qui peut être, par exemple, une image de l'ouverture 8 par une partie du télescope 1. Le dispositif de séparation 9 est de préférence fixe par rapport au télescope 1. Il est de dimension adaptée pour dévier les faisceaux de rayons issus des miroirs 4 et 5 quelque soit l'orientation du miroir 2, tout en détournant le moins possible de lumière réfléchie par le miroir 2. Dans le mode de réalisation particulier décrit ici, le dispositif de séparation 9 est composé de deux miroirs de séparation contigus, référencés 9a et 9b. Le miroir de séparation 9a est disposé pour réfléchir le faisceau de rayons issu du miroir secondaire 4, et le miroir de séparation 9b est disposé pour réfléchir le faisceau de rayons issu du miroir secondaire 5.

[0033] Deux matrices de photodétecteurs 10a et 10b sont placées dans des plans d'images respectifs conjugués avec le plan focal 3 par le dispositif de séparation 9. Elles constituent l'ensemble de photodétecteurs 10. Elles sont disposées pour recevoir respectivement les faisceaux de rayons réfléchis par les miroirs de séparation 9a et 9b. Eventuellement, des éléments d'optique supplémentaires peuvent être intercalés entre le dispositif de séparation 9 et les matrices 10a et 10b, notamment pour adapter l'ouverture des faisceaux lumineux, pour des raisons d'encombrement, ou pour améliorer la résolution d'acquisition d'image par les matrices 10a et 10b.

[0034] Les matrices de photodétecteurs 10a et 10b saisissent par conséquent des images respectives, qui correspondent chacune à l'une des directions de pointage secondaires D₁ et D₂. Elles peuvent être sensibles à de la lumière visible et/ou de la lumière infrarouge.

[0035] Le système optique peut comprendre en outre une unité (non représentée sur la figure 1) de commande du dispositif de pointage principal, adaptée pour réaliser un balayage de la direction d'observation D₀. Une telle unité peut comprendre deux moteurs, par exemple du type pas à pas, reliés au miroir 2 pour tourner celui-ci respectivement selon les axes A-A' et B-B'.

[0036] Alternativement, l'unité de commande peut contrôler les moteurs de façon à acquérir des images séparées correspondant chacune à une direction d'observation D₀ donnée.

[0037] Conformément à la figure 2, un tel système optique peut être utilisé pour une observation terrestre effectuée à partir d'un satellite. T désigne la Terre et la référence S se rapporte au satellite dans son ensemble. Le satellite S peut être géostationnaire, dédié à une observation météorologique par exemple. Le miroir 2 est orienté de sorte que la direction d'observation D₀ pointe vers un endroit déterminé à la surface de la Terre, où l'observation météorologique doit être effectuée. L'image formée dans le plan focal 3 correspond alors à une portion de la surface de la Terre, référencée C sur la figure 2.

[0038] L'image enregistrée par chaque matrice de photodétecteurs 10a, 10b comprend alors des points d'image conjugués avec des étoiles. Ces étoiles, référencées E₁ et E₂ sur la figure 2, sont situées dans les directions D₁ et D₂ par rapport au satellite S. Aux fins de l'observation terrestre ou météorologique, ces étoiles constituent des repères fixes permettant de définir un repère inertiel.

[0039] Lorsqu'un balayage d'une portion de la surface de la Terre est réalisé en commandant une variation progressive de la direction d'observation D₀, les directions D₁ et D₂ parcourent simultanément un balayage d'une portion du ciel. Autrement dit, lorsqu'un balayage de D₀ est effectué par rapport au repère inertiel, les directions de pointage secondaires D₁ et D₂ varient chacune en suivant l'évolution de D₀. Les matrices 10a et 10b saisissent alors des images qui correspondent chacune à une trace décrite dans le ciel par la direction D₁ ou par la direction D₂.

[0040] Dans le cas particulier d'un balayage de D₀ parallèle à la direction de l'Equateur, l'une des directions D₁ ou D₂ peut rester fixe par rapport au repère inertiel lorsque cette direction de pointage secondaire est parallèle à l'axe de rotation terrestre. Il s'agit en fait d'un balayage de cette direction de pointage secondaire qui est réduit à une rotation de la direction sur elle-même. Les images saisies successivement par la matrice de photodétecteurs correspondante se déduisent alors les unes des autres par rotation.

[0041] Selon un mode de mise en oeuvre préféré, au moins une portion d'image enregistrée par l'ensemble de photodétecteurs est comparée à une image de référence. Un résultat de la comparaison peut alors être utilisé de différentes façons. Par exemple, il peut être utilisé pour modifier un biais du télescope et/ou une attitude du satellite, ou encore pour corriger et/ou localiser une image d'observation obtenue à partir des rayons sélectionnés par le dispositif de pointage principal.

[0042] D'une façon particulièrement avantageuse, le résultat de la comparaison est utilisé pour modifier un réglage du dispositif de pointage principal. Ainsi, la direction d'observation D₀ est ajustée en fonction des images secondaires obtenues selon les directions D₁ et D₂.

[0043] Pour cela, le système optique comprend en outre un dispositif de comparaison d'une image enregistrée par l'ensemble de photodétecteurs 10 avec une image de référence. Il comprend aussi un dispositif d'asservissement (non représenté) du dispositif de pointage principal en fonction d'un résultat de ladite comparaison.

[0044] La figure 3 est un diagramme de fonctionnement simplifié d'un tel mode de réglage de l'orientation du miroir 2. Lors d'une première étape 101, des coordonnées initiales de la direction d'observation D₀ sont calculées à partir d'une loi de balayage enregistrée et d'une coordonnée temporelle notée t. Une orientation du miroir 2 est ensuite calculée à partir de l'attitude actuelle du satellite S, de façon à pointer dans la direction D₀ dont les coordonnées ont été calculées. Le miroir 2 est alors tourné jusqu'à obtenir cette orientation (étape 102) puis les matrices de photodétecteurs 10a et 10b sont activées pour saisir les images formées sur leurs surfaces à partir des rayons réfléchis par les miroirs 4 et 5 (étape 103). Des coordonnées d'étoiles E₁ et E₂, ou de groupes d'étoiles, sont alors mesurées sur les images saisies (étape 104).

[0045] Parallèlement, des coordonnées des directions D₁ et D₂ sont calculées à partir des coordonnées de la direction D₀ déterminées à l'étape 101 et de données d'attitude du satellite S (étape 105). Des coordonnées apparentes des étoiles E₁ et E₂ sont ensuite déterminées, à partir d'un catalogue d'étoiles repérées par leurs positions, de l'instant de saisie d'images de l'étape 103, et des coordonnées calculées des directions D₁ et D₂ (étape 106). Ces coordonnées apparentes calculées sont comparées aux coordonnées correspondantes mesurées sur les images saisies (étape 107). Une erreur de pointage est alors déduite de différences entre les coordonnées apparentes mesurées et calculées pour les étoiles E₁ et E₂ (étape 108).

[0046] Cette erreur de pointage est alors adressée à l'unité de commande du miroir 2, référencée 109 sur la figure 3, en même temps que les coordonnées calculées de la direction D₀. Elle est alors introduite dans la boucle de rétroaction qui permet de contrôler l'orientation du miroir 2, en étant combinée à des données fournies par des capteurs de position du miroir 2. L'erreur de pointage est ainsi automatiquement compensée lors de l'orientation du miroir 2 réalisée à l'étape 110. Toutefois, cette compensation peut être limitée par la précision des systèmes de pointages secondaires, ainsi que par les temps de réponse des dispositifs de pointage secondaires, de comparaison d'images et d'asservissement du miroir principal.

[0047] Selon ce mode de réglage du miroir 2, le dispositif de comparaison des images secondaires saisies par les matrices 10a et 10b est intégré en amont du dispositif d'asservissement de la position du miroir 2.

[0048] Lorsqu'une prise de vue isolée doit être réalisée par enregistrement d'une image principale formée dans le plan focal 3, cette image est enregistrée une fois que la boucle d'asservissement des étapes 109 et 110 a convergé et qu'une orientation définitive du miroir 2 est atteinte.

[0049] Lorsqu'un balayage doit être réalisé, le miroir 2 adopte des positions successives progressivement décalées. Il est alors possible de déterminer l'erreur de pointage lors d'une première position du miroir 2 pour laquelle une première image principale est saisie, et d'utiliser cette erreur de pointage pour ajuster une deuxième position du miroir 2, lors de laquelle une deuxième image principale est saisie. Les étapes 102 et 110 du diagramme de la figure 3 correspondent alors à deux positions successives du miroir 2 lors du balayage, associées chacune à une image principale saisie.

[0050] La figure 4 illustre une configuration particulière du dispositif de pointage principal, qui est adaptée pour effectuer un balayage, par la direction de pointage principal D₀, d'une portion C de la surface de la Terre selon des lignes parallèles à l'Equateur et décalées selon la direction du méridien local. Pour raison de clarté de la figure 4, les dispositifs de pointage secondaires 4 et 5 ne sont pas reproduits. Le miroir principal 2 peut être tourné selon un axe principal X'-X parallèle à l'axe optique du télescope 1, et selon un axe secondaire Y'-Y perpendiculaire à l'axe X'-X. Ainsi, une ligne du balayage est obtenue par rotation progressive du miroir 2 autour de l'axe Y'-Y, et le passage d'une ligne à la suivante est obtenu par rotation autour de l'axe X'-X. Le balayage résultant est représenté sur la figure 5. La portion C correspond à des variations de -9° à +9° de la direction D₀ selon les directions Est-Ouest (notées E et W sur la figure) et Sud-Nord (notées S et N), par rapport à un point central.

[0051] La figure 6 illustre les balayages décrits par les directions D₁ et D₂ pour deux systèmes de pointage secondaires analogues à ceux décrits en relation avec la figure 1. Elle correspond à une projection de la voûte céleste dans le plan équatorial terrestre. L'axe vertical est orienté vers le nadir, et l'axe horizontal est orienté de l'est vers l'ouest. On suppose que les deux directions D₁ et D₂ pointent de façon approximativement symétrique de part et d'autre de la direction du nord, correspondant à l'intersection des deux axes, respectivement vers l'est et vers l'ouest. Les traces représentées pour D₁ et D₂ sur la figure 6 correspondent à la trace de D₀ représentée sur la figure 5.

[0052] Il est entendu que de nombreuses modifications peuvent être introduites dans le mode de réalisation qui a été décrit en détail en référence à la figure 1. Parmi celles-ci, on peut citer notamment les modifications suivantes :

• le miroir principal 2 ne présente pas d'ouverture 8 et les miroirs secondaires 4 et 5 sont disposés de sorte que les rayons lumineux réfléchis par chacun d'eux vers l'entrée du télescope 1 passent à l'extérieur de la périphérie du miroir 2. Une telle configuration des dispositifs de pointage principal et secondaires est plus encombrante que celle décrite en détail mais ne provoque aucune baisse de luminosité de l'image principale. En particulier, les miroirs secondaires peuvent être fixés sur la périphérie du miroir principal ;
• chaque miroir secondaire 4, 5 peut être remplacé par un prisme, qui peut permettre, notamment, d'obtenir des positions relatives différentes des directions de pointage secondaires D₁ et D₂ par rapport à la direction d'observation D₀ ;
• le dispositif de séparation 9 est constitué d'un miroir unique disposé pour réfléchir tous les faisceaux de rayons issus des dispositifs de pointage secondaires ;
• les deux matrices de photodétecteurs 10a et 10b peuvent être remplacées par une matrice unique, notamment lorsque le dispositif de séparation 9 est constitué par un miroir unique. Dans ce cas, la matrice de photodétecteurs unique saisit une image composite, formée par la juxtaposition de deux portions d'images correspondant respectivement aux directions de pointage secondaires D₁ et D₂. Les deux portions d'images peuvent être séparées par un traitement informatique, notamment en fonction de la vitesse de déplacement de chaque point de l'image composite entre deux enregistrements successifs ; et
• le système optique peut comprendre des dispositifs de pointage secondaires en nombre pair ou impair en fonction du type de balayage envisagé. Pratiquement, ce nombre est de deux ou trois dispositifs de pointage secondaires. Un miroir de séparation distinct et une matrice de photodétecteurs distincte peuvent alors être associés à chaque dispositif de pointage secondaire.

[0053] Enfin, l'invention n'est pas limitée à l'application d'observation terrestre qui a été décrite. Elle peut aussi être utilisée pour d'autres applications, telles que, notamment, des relevés d'objets célestes ou l'orientation d'un terminal de transmission optique incorporant un télescope.

[0054] Le procédé d'ajustement de la direction d'observation correspondant à la figure 3 peut alors être adapté en fonction de contraintes particulières fixées par l'application concernée.

Revendications

1. Système optique à pointage variable comprenant :

- un télescope (1) ;

- un dispositif de pointage principal (2) permettant de sélectionner des rayons lumineux provenant d'une direction d'observation déterminée (D₀) pour entrer dans le télescope, le dispositif de pointage principal (2) comprenant un miroir de pointage principal disposé devant l'entrée du télescope (1) et orientable, et la direction d'observation (D₀) étant sélectionnée en orientant le miroir de pointage principal de façon à réfléchir des rayons lumineux provenant de la direction d'observation (D₀) vers l'entrée du télescope (1) ;

- au moins un dispositif de pointage secondaire (4, 5) disposé devant une partie de l'entrée du télescope (1) et orienté de façon fixe par rapport au dispositif de pointage principal (2), le dispositif de pointage secondaire étant en outre orienté de sorte que des rayons dirigés par le dispositif de pointage secondaire (4, 5) vers l'entrée du télescope (1) proviennent d'une direction (D₁, D₂) distincte de ladite direction d'observation (D₀) ; et

- au moins un ensemble de photodétecteurs (10) disposé pour enregistrer une image formée par une partie au moins du télescope (1) à partir de rayons lumineux dirigés par le dispositif de pointage secondaire (4, 5) vers l'entrée du télescope,

le système étant caractérisé en ce que le dispositif de pointage secondaire (4, 5) est rigidement couplé au miroir de pointage principal (2) de façon à suivre ledit miroir de pointage principal lors d'un changement de direction d'observation (D₀).

2. Système selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de pointage secondaire (4, 5) comprend un miroir plan.

3. Système selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de pointage secondaire (4, 5) comprend un prisme.

4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le miroir de pointage principal (2) présente une ouverture (8), et dans lequel le dispositif de pointage secondaire (4, 5) est disposé de sorte que les rayons dirigés par ledit dispositif de pointage secondaire vers l'entrée du télescope (1) traversent ladite ouverture.

5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre un dispositif de séparation (9) disposé à l'intérieur du télescope (1), de façon à séparer un faisceau de rayons dirigés par le dispositif de pointage secondaire (4, 5) vers l'entrée du télescope d'un faisceau de rayons sélectionnés par le dispositif de pointage principal (2).

6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant deux dispositifs de pointage secondaires (4, 5) disposés devant l'entrée du télescope (1) et orientés chacun de façon fixe par rapport au dispositif de pointage principal (2), de sorte que des rayons dirigés par chacun des dispositifs de pointage secondaires (4, 5) vers l'entrée du télescope (1) proviennent de directions respectives distinctes (D₁, D₂),
l'ensemble de photodétecteurs (10) étant disposé pour enregistrer deux images formées chacune par une partie au moins du télescope (1) à partir des rayons lumineux dirigés par l'un des dispositifs de pointage secondaires (4, 5) vers l'entrée du télescope.

7. Système selon la revendication 6, dans lequel les directions de provenance respectives des rayons dirigés par chacun des dispositifs de pointage secondaires vers l'entrée du télescope (D₁, D₂) sont séparées d'un angle supérieur à 10 degrés.

8. Système selon la revendication 6 ou 7, dans lequel chaque dispositif de pointage secondaire (4, 5) comprend un miroir plan, et dans lequel les deux miroirs des dispositifs de pointage secondaires sont contigus.

9. Système selon la revendication 6 ou 7, dans lequel chaque dispositif de pointage secondaire comprend un prisme, et dans lequel les deux prismes des dispositifs de pointage secondaires sont contigus.

10. Système selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel l'ensemble de photodétecteurs comprend deux matrices de photodétecteurs (10a, 10b) disposées pour enregistrer chacune une image formée par une partie au moins du télescope (1) à partir des rayons lumineux dirigés par l'un des deux dispositifs de pointage secondaires (4, 5) vers l'entrée du télescope.

11. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant en outre une unité de commande du dispositif de pointage principal, adaptée pour réaliser un balayage de la direction d'observation (D₀).

12. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant en outre un dispositif de comparaison d'une image enregistrée par l'ensemble de photodétecteurs (10) avec une image de référence, et comprenant un dispositif d'asservissement du dispositif de pointage principal (2) en fonction d'un résultat de ladite comparaison.

13. Procédé mettant en oeuvre un système optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.

14. Procédé selon la revendication 13, utilisé pour une observation terrestre effectuée à partir d'un satellite (S), et suivant lequel l'image enregistrée par l'ensemble de photodétecteurs (10) comprend des points d'image conjugués avec des étoiles (E₁, E₂).

15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel le satellite (S) est géostationnaire.

16. Procédé selon la revendication 14 ou 15 ensemble la revendication 11, suivant lequel un balayage d'une portion (C) de la surface de la Terre (T) est réalisé en commandant une variation progressive de la direction d'observation (D₀), et suivant lequel les directions (D₁, D₂) de provenance des rayons dirigés par chaque dispositif de pointage secondaire (4, 5) vers l'entrée du télescope (1) parcourent simultanément un balayage d'une portion du ciel.

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, suivant lequel au moins une portion d'image enregistrée par l'ensemble de photodétecteurs (10) est comparée à une image de référence.

18. Procédé selon la revendication 17, suivant lequel un résultat de la comparaison est utilisé pour modifier un réglage du dispositif de pointage principal (2).

Dessins